JP2016211292A - 建物の制振構造及び制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造体の剛性の低下を防止し、ダンパー部による振動吸収効果を向上させる。
【解決手段】建物の制振構造は、一対の柱材１、２及び一対の横架材３、４と、柱材２に設けられるダンパー部５と、ダンパー部５と柱材１の上端部及び下端部との間にそれぞれ延在する一対のブレース材６、７と、柱材１の下端部に取り付けられ、ブレース材７に接続されるホールダウン部２０と、ホールダウン部２０に固定されるホールダウンアンカー１１とを備える。ブレース材７は、アンカー軸線１１ａを含み下横架材４の長手方向軸線Ｌ４と直交する第１仮想平面Ｔ１まで延びることなく、ホールダウン部２０に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物に生じた振動を抑制する建物の制振構造に関する。本発明はまた、建物の制振構造に用いられる制振装置に関する。

互いに平行に立設する一対の柱材と、一対の柱材の上端部及び下端部に横架される一対の横架材とを有する建物の構造体に適用される制振構造として、従来、一方の柱材の高さ方向中間部にダンパー部を取り付けるとともに、ダンパー部から他方の柱材の上端部及び下端部にかけて一対のブレース材を延設するようにした制振構造が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の制振構造では、ダンパー部から延びる下側のブレース材の端部に、他方の柱材に取り付ける柱材取付け部が設けられるとともに、柱材取付け部の下端に、ホールダウンアンカーを挿入固定するホールダウン部が一体的に設けられる。ホールダウン部に固定されたホールダウンアンカーは、下側の横架材（土台材）を貫通して建物基礎に打ち込まれる。

特開２００６−２０７２９２号公報（段落００１１、００１３）

上記した従来の制振構造において、ダンパー部による振動吸収効果を向上させるためには、ダンパー部を接続した部材（ブレース材や柱材）の剛性を高め、振動発生時の構造体の変形をダンパー部に集中させることが好ましい。しかしながら、上記特許文献１記載の制振構造では、ブレース材の端部に柱材取付け部が設けられるとともに柱材取付け部の下端にホールダウン部が設けられるため、振動発生時にブレース材に作用する力を含む合力とその反力とにより柱材に発生する曲げモーメントが増大し、構造体（すなわち建物の層）の局所的な剛性が低下して制振効果が減少することが懸念される。

そこで、建物の制振構造、又は建物の制振構造に用いられる制振装置において、制振構造を適用した構造体（建物の層）の剛性を高め、ダンパー部による振動吸収効果を向上できるようにすることが望まれている。

本発明の一態様は、互いに間隔を空けて立設される第１柱材及び第２柱材と、第１柱材と第２柱材との間にそれぞれ横架され、互いに間隔を空けて配置される一対の横架材と、第２柱材に設けられるダンパー部と、ダンパー部と第１柱材の上端部及び下端部との間にそれぞれ延在する一対のブレース材と、第１柱材の上端部及び下端部の少なくとも一方に取り付けられ、少なくとも一方のブレース材に接続されるとともに少なくとも一方の横架材に隣接して配置されるホールダウン部と、ホールダウン部に固定されるホールダウンアンカーであって、長手方向のアンカー軸線を有するホールダウンアンカーとを備え、少なくとも一方のブレース材は、アンカー軸線を含み少なくとも一方の横架材の長手方向軸線と直交する第１仮想平面まで延びることなく、ホールダウン部に接続される、建物の制振構造である。

本発明の他の態様は、互いに間隔を空けて立設される第１柱材及び第２柱材と、第１柱材と第２柱材との間にそれぞれ横架され、互いに間隔を空けて配置される一対の横架材とを具備する構造体に設置される制振装置であって、ダンパー部と、ダンパー部から延設される一対のブレース材と、少なくとも一方のブレース材に接続されるホールダウン部と、ホールダウン部に固定されるホールダウンアンカーであって、長手方向のアンカー軸線を有するホールダウンアンカーとを備え、少なくとも一方のブレース材は、アンカー軸線を含む第１仮想平面まで延びることなく、ホールダウン部に接続され、ダンパー部が第２柱材に取り付けられ、ホールダウン部が第１柱材の上端部及び下端部の少なくとも一方に取り付けられるとともに少なくとも一方の横架材に隣接して配置され、第１仮想平面が少なくとも一方の横架材の長手方向軸線と直交するように配置された状態で、構造体の振動を抑制することができる、制振装置である。

一態様に係る建物の制振構造によれば、少なくとも一方のブレース材が、アンカー軸線を含み少なくとも一方の横架材の長手方向軸線と直交する第１仮想平面まで延びることなく、ホールダウン部に接続されるので、振動発生時に当該少なくとも一方のブレース材に作用する引張力を含む合力とその反力とにより第１柱材に発生する曲げモーメントを低減でき、以て、制振構造を適用した構造体におけるダンパー部接続部材（ブレース材や柱材）の剛性を高めて、ダンパー部による振動吸収効果を向上させることができる。

他の態様に係る制振装置によれば、建物の制振構造の上記した効果と同等の効果が奏される。

本発明の実施形態に係る建物の制振構造及び制振装置を示す正面図。 図１のＡ部拡大図。 図２の矢印ＩＩＩＡ方向に見た側面図。 図２の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿った断面図。 図２のホールダウン部単体の斜視図。 図１の線Ｖ−Ｖに沿った断面図。 本発明の実施形態に係る制振構造及び制振装置の効果を説明する図。 図６Ａの構成に対する比較例を示す図。

図１〜図６Ｂを参照して、本発明の実施形態に係る建物の制振構造、及び本発明の実施形態に係る制振装置を説明する。本発明の実施形態に係る制振構造及び制振装置は、例として木造建物の壁の一部を構成する構造体に適用される。なお、本発明に係る制振構造及び制振装置は、木造建物以外の建物にも適用できる。図１は、本発明の実施形態に係る木造建物の制振構造、及び同制振構造に用いられる制振装置を示す正面図である。以下では説明の便宜上、壁の高さ方向、幅方向及び奥行方向を、それぞれ上下方向、左右方向及び前後方向と定義する。

図１に示すように、構造体１００は、柱材１、２と横架材３、４とを備え、木造建物の単層分の矩形状の骨組みを形成する。すなわち、構造体１００は、互いに左右方向に間隔を空けて立設される一対の柱材（第１の左柱材１、第２の右柱材２）と、左柱材１と右柱材２との間にそれぞれ横架され、互いに上下方向に間隔を空けて配置される一対の横架材（第１の上横架材３、第２の下横架材４）とを備える。上横架材３は、左柱材１の上端部と右柱材２の上端部との間に配置され、下横架材４は、左柱材１の下端部と右柱材２の下端部との間に配置される。柱材１、２及び横架材３、４はそれぞれ断面矩形状、すなわち直方体形状の木材である。左柱材１の右面１ａは右柱材２の左面２ａに対向し、上横架材３の下面３ａは下横架材４の上面４ａに対向する。この実施形態では、左柱材１と右柱材２とは互いに略平行に配置され、上横架材３と下横架材４とは互いに略平行に配置される。しかし、左柱材１と右柱材２とは互いに平行でなくてもよく、上横架材３と下横架材４とは互いに平行でなくてもよい。また、各横架材３、４が接続される各柱材１、２の上端部及び下端部は、各柱材１、２の長手方向の両端に隣接する任意長さの領域を意味する。

柱材１、２の長手方向両端にはそれぞれ、ほぞ１ｂ、２ｂが加工され、横架材３、４には、ほぞ１ｂ、２ｂに対応してほぞ穴３ｂ、４ｂが加工される。ほぞ穴３ｂ、４ｂにほぞ１ｂ、２ｂが嵌合し、構造体１００が組み立てられる。柱材と横架材との接合部がほぞとほぞ穴とから構成される木造の構造体は、振動発生時に横架材に対して柱材が回動する構造体としてモデル化できる。柱材１、２の長さは例えば約２７３０ｍｍであり、一対の柱材１、２の間隔は、例えば約９１０ｍｍである。すなわち、構造体１００の縦横比は、例えば約３：１であることができる。

右柱材２の高さ方向中間部には、ダンパー部５が設けられ、ダンパー部５と左柱材１の上端部及び下端部との間に、それぞれ上下一対のブレース材（第１の上ブレース材６、第２の下ブレース材７）が延設される。ブレース材６、７は、例えば筒状の金属製部材により構成され、それぞれの中心を通る長手方向軸線Ｌ１、Ｌ２は、水平線に対し所定角度で斜め上方及び斜め下方に向けて延在する。ブレース材６、７の一端部はダンパー部５に接続され、他端部はブレース材支持部８、９に接続される。

左柱材１の右側方には、上横架材３及び下横架材４を貫通してそれぞれホールダウンアンカー１０、１１が配置され、右柱材２の左側方には、下横架材４を貫通してホールダウンアンカー１２が配置される。ホールダウンアンカー１０〜１２は、例えば金属等の所定の剛性を有する素材からなる棒状部材である。この実施形態では、ホールダウンアンカー１０〜１２は、横架材３、４から突出する突出部分の先端に雄ねじを有するアンカーボルトとして構成される。ホールダウンアンカー１０の上端部は、上横架材３に固定されて支持され、先端の下端部は、上横架材３の下面３ａよりも下方に突出して配置される。ホールダウンアンカー１１、１２の下端部は、下横架材４の下面に隣接する基礎Ｇ（図２）に固定されて支持され、先端の上端部は、下横架材４の上面４ａよりも上方に突出して配置される。なお、下横架材４が基礎Ｇに載せられていない場合（例えば多層建物の上層階の壁の場合）は、ホールダウンアンカー１１、１２の下端部は下横架材４に固定される。

左柱材１の上端部の右側には、ホールダウンアンカー１０が固定されるホールダウン部１９が設けられ、下端部の右側には、ホールダウンアンカー１１が固定されるホールダウン部２０が設けられる。右柱材２の下端部の左側には、ホールダウンアンカー１２が固定されるホールダウン部１５が設けられる。ホールダウン部１９は上横架材３に隣接して配置され、ホールダウン部２０、１５は下横架材４に隣接して配置される。ホールダウン部１９、２０にそれぞれホールダウンアンカー１０、１１を挿入し、ホールダウンアンカー１０、１１の先端をホールダウン部１９、２０に引き付けながら固定することで、左柱材１が上横架材３及び下横架材４に引き寄せられ、上下横架材３、４からの左柱材１の抜けが防止される。ホールダウン部１５にホールダウンアンカー１２を挿入し、ホールダウンアンカー１２の先端をホールダウン部１５に引き付けながら固定することで、右柱材２が下横架材４に引き寄せられ、下横架材４からの右柱材２の抜けが防止される。この実施形態では、ホールダウンアンカー１０、１１、１２の先端の雄ねじにナット２６（図２）を所定トルクで締結することで、ホールダウンアンカー１０、１１、１２がホールダウン部１９、２０、１５に引き付けられて固定される。

図２は、図１のＡ部の拡大図であり、主にホールダウン部２０の構成を示す。図３Ａは、図２の矢印ＩＩＩＡ方向に見た側面図（ホールダウン部２０を右方から見た図）であり、図３Ｂは、図２の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿った断面図（ホールダウン部２０の横断面図）である。図４は、ホールダウン部２０の単体の斜視図である。なお、ホールダウン部１９、２０の構造は互いに同一であり、下側のホールダウン部２０を上下反転すると上側のホールダウン部１９となる。したがって、以下では下側のホールダウン部２０の構成を説明し、上側のホールダウン部１９の構成については説明を適宜省略する。

図２〜図４に示すように、ホールダウン部２０は、略Ｌ字形状のベース板部２１と、ホールダウンアンカー１１が挿入される空間２４を形成する側壁部２２とを有し、例えば全体が金属により構成されている。ベース板部２１は、左柱材１の右面１ａに当接する第１板部２１１と、下横架材４の上面４ａに当接する第２板部２１２とを有し、板厚一定かつ前後方向の長さが一定の平板を、Ｌ字状に折り曲げて構成されている。第１板部２１１と第２板部２１２には、それぞれ複数の貫通孔２１３が開口され、貫通孔２１３を貫通するビス（図示せず）により、ベース板部２１が左柱材１と下横架材４とに固定される。さらに、第２板部２１２の中央部には、空間２４に挿入されるホールダウンアンカー１１が通過する開口部２１５が設けられている。図３Ｂに示すように、開口部２１５は、左右方向に細長い長孔である。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ベース板部２１の幅（前後方向長さ）は、左柱材１及び下横架材４の前後方向長さよりも短い。したがって、左柱材１の前後方向中央部及び下横架材４の前後方向中央部にベース板部２１を取り付けると、ベース板部２１の前後方向両側にパネル等の壁構成部材を取り付けるための領域２１４が生じる。このため、ベース板部２１と干渉することなく、左柱材１及び下横架材４にパネル等の壁構成部材を容易に取り付けることができる。

側壁部２２は、互いに対向するとともに第１板部２１１及び第２板部２１２の双方に交差して配置される前後一対の側板２２１、２２２と、第１板部２１１に対向して側板２２１、２２２の右端部に配置される支持板２２３とを有する。側板２２１、２２２の左端部は、第１板部２１１の右面に例えば溶接により接合され、側板２２１、２２２の下端部は、第２板部２１２の上面に例えば溶接により接合される。また支持板２２３は、側板２２１、２２２の右端部に例えば溶接により接合されて、それら側板２２１、２２２を互いに接続する。側壁部２２（側壁２２１、２２２及び支持板２２３）とベース板部２１とにより、上方が開口された略ボックス状の空間２４が形成され、この空間２４に、基礎Ｇに支持されたホールダウンアンカー１１が開口部２１５を通して挿入される。

図２及び図３Ａに示すように、側壁部２２（側板２２１、２２２及び支持板２２３）の上端には、上壁部２５が配置される。上壁部２５の中央部には、ホールダウンアンカー１１の上端部が通過する貫通孔（図示せず）が設けられる。この実施形態では、貫通孔を通過したホールダウンアンカー１１の上端部の雄ねじにナット２６を締結し、上壁部２５の上面に対してナット２６を所定トルクで締め付けることにより、ホールダウンアンカー１１がホールダウン部２０（特に上壁部２５）に固定される。つまりこの実施形態では、ホールダウンアンカー１１は、ホールダウン部２０に隣接する下横架材４から突出する突出部分１１１を有し、ホールダウン部２０とホールダウンアンカー１１との固定部（ナット２６の締結部）は、突出部分１１１に設けられる。ホールダウンアンカー１１をホールダウン部２０に固定することにより、左柱材１が、ホールダウン部２０、下横架材４及びホールダウンアンカー１１を介して基礎Ｇに固定される。

図２及び図４に示すように、各側板２２１、２２２の右端縁と下端縁とが交差する角部には、略円弧状の切り欠き部２２４が設けられる。支持板２２３の下面は、第２板部２１２の上面よりも所定距離だけ上方に位置し、切り欠き部２２４は支持板２２３の下面の位置から開始される。したがって、支持板２２３の下方には、第２板部２１２との間に、切り欠き部２２４によって空隙２２４ａが形成される。

支持板２２３の右面には、ブレース材支持部９が設けられる。図２に示すように、ブレース材支持部９は、側壁部２２（支持板２２３）から側方かつ斜め上方へ延設される平板からなり、ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２に沿って延在する。ブレース材支持部９の左端部は、支持板２２３の右面に直交して支持板２２３の前後方向中央部に、例えば溶接により接合される。ブレース材支持部９の左端部の上下方向長さと支持板２２３の上下方向長さとはほぼ等しく、ブレース材支持部９は支持板２２３に対し上下方向に段差なく接合される。ブレース材７の左端部とブレース材支持部９の右端部とは、複数のボルト２２５により互いに固定して接続される。つまりこの実施形態では、ホールダウン部２０とブレース材７との接続部（ボルト２２５の固定部）は、側壁部２２とブレース材７との間に設けられる。

図２に示すように、ホールダウン部２０に固定されるホールダウンアンカー１１は、長手方向のアンカー軸線１１ａを有し、ホールダウンアンカー１１の突出部分１１１は、アンカー軸線１１ａに沿って配置される。アンカー軸線１１ａは、下横架材４の長手方向軸線Ｌ４と略直交する。ホールダウン部２０に接続される下ブレース材７は、ブレース材７の左端部で複数のボルト２２５によりブレース材支持部９の右端部に固定して接続されることで、アンカー軸線１１ａまで延びないように配置されている。他方、ホールダウン部２０とホールダウンアンカー１１との固定部（図２ではナット２６の締結部）は、アンカー軸線１１ａの線上に配置される。そして、ホールダウン部２０とブレース材７との接続部（図２ではボルト２２５の固定部）は、アンカー軸線１１ａの側方であって、図２でアンカー軸線１１ａの右側（つまりアンカー軸線１１ａと右柱材２（図１）との間の領域）に配置される。換言すると、下ブレース材７は、アンカー軸線１１ａを含み下横架材４の長手方向軸線Ｌ４と直交する第１仮想平面Ｔ１（図２及び図３Ｂ）まで延びることなく、ホールダウン部２０に接続される。この配置形態で、ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２は、ホールダウン部２０に向かって延長したときに、ホールダウン部２０とホールダウンアンカー１１との固定部を含みアンカー軸線１１ａに直交する第２仮想平面Ｔ２（図２）から、突出部分１１１が突出している下横架材４に向かう領域（図２では第２仮想平面Ｔ２と基礎Ｇとの間の領域）において、第１仮想平面Ｔ１と交差する。

本実施形態では、ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２は、ホールダウン部２０に向かって延長したときに、支持板２２３の上下方向のほぼ中間部、或いは支持板２２３の上下方向中間部と下端部との間を通って、かつ支持板２２３の前後方向のほぼ中央部を通って、上記領域においてアンカー軸線１１ａと交差する（図２及び図３Ｂ）。なお、上記実施形態の変形例として、ブレース材７が第１仮想平面Ｔ１まで延びることなくホールダウン部２０に接続されることを前提とすれば、ブレース材支持部９を省略し、ブレース材７の左端部をホールダウン部２０の側壁部２２に直接、例えば溶接により接合することもできる。この変形例では、ブレース材７の左端部（つまりホールダウン部２０との接続部）は、側壁部２２の支持板２２３に接合されてもよいし、側壁部２２の側板２２１又は側板２２２に接合されてもよい。また、ブレース材７を側板２２１又は側板２２２に接合した場合のように、ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２は、ホールダウン部２０に向かって延長したときに、アンカー軸線１１ａと交差しなくてもよい。

上方のホールダウン部１９も、ホールダウン部２０の上記構成と同様の構成を有する。要旨を記すと、図１に示すように、上方のホールダウン部１９に固定されるホールダウンアンカー１０は、長手方向のアンカー軸線１０ａを有し、ホールダウンアンカー１０の突出部分１０１は、アンカー軸線１０ａに沿って配置される。ホールダウン部１９に接続される上ブレース材６は、ブレース材６の左端部で複数のボルトによりブレース材支持部８の右端部に固定して接続されることで、アンカー軸線１０ａまで延びないように配置されている。他方、ホールダウン部１９とホールダウンアンカー１０との固定部（図１ではナット締結部）は、アンカー軸線１０ａの線上に配置される。そして、ホールダウン部１９とブレース材６との接続部（図１ではボルト固定部）は、アンカー軸線１０ａの側方であって、図１でアンカー軸線１０ａの右側（つまりアンカー軸線１０ａと右柱材２との間の領域）に配置される。換言すると、上ブレース材６は、アンカー軸線１０ａを含み上横架材３の長手方向軸線（図示省略）と直交する第１仮想平面（図示省略）まで延びることなく、ホールダウン部１９に接続される。この配置形態で、ブレース材６の長手方向軸線Ｌ１は、ホールダウン部１９に向かって延長したときに、ホールダウン部１９とホールダウンアンカー１０との固定部を含みアンカー軸線１０ａに直交する第２仮想平面（図示省略）から、突出部分１０１が突出している上横架材３に向かう領域において、第１仮想平面と交差する。また、ブレース材６の長手方向軸線Ｌ１は、ホールダウン部１９に向かって延長したときに、上記領域においてアンカー軸線１０ａと交差する。ホールダウン部１９においても、前述したホールダウン部２０の変形例と同様の変形例を構成できる。

次に、ダンパー部５の構成を説明する。図１に示すように、右柱材２の左面２ａには、その高さ方向中間部に、補強材１６を介して図示しないビスによりダンパー支持部５１が取り付けられている。なお、補強材１６は省略することができる。ダンパー支持部５１の左方にはブレース材支持部５２が配置されている。ブレース材支持部５２の上端部及び下端部にはそれぞれボルト５２ａを介してブラケット５３が取り付けられ、ブラケット５３にブレース材６、７の右端部がボルト５３ａを介して結合されている。ダンパー支持部５１、ブレース材支持部５２及びブラケット５３は例えば金属により構成される。

図５は、図１の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。図５に示すように、ダンパー支持部５１は、左方向に突出する板部５１１を有する。ブレース材支持部５２の前後両側には、前後一対の板部５２１が設けられ、板部５２１は、ダンパー支持部５１の板部５１１の前後両側に配置されるように右方に向けて延在する。板部５１１と板部５２１との間には、振動エネルギー吸収材である摩擦材５４が介在する。板部５１１と板部５２１と摩擦材５４とにはそれぞれ貫通孔が開口される。これら貫通孔にはそれぞれボルト５５が挿通され、ボルト５５にナット５６が螺合して、板部５１１と板部５２１と摩擦材５４とが一体に締結される。

板部５１１の貫通孔は、上下方向に細長い長孔である。したがって、ブレース材支持部５２は、摩擦材５４と共に、板部５１１の長孔に沿ってダンパー支持部５１に対し上下方向に相対移動可能である。ブレース材支持部５２がダンパー支持部５１に対し上下方向に移動すると、板部５１１が摩擦材５４に沿って相対的に摺動する。このとき、摩擦材５４が摺動に抵抗する摩擦力を生じることにより、振動が減衰される。すなわち、摩擦材５４は振動減衰機能を有するダンパーとして機能し、これにより振動エネルギーを吸収することができる。この場合のダンパー性能（ダンパーの硬さ）は、ボルト５５の軸力を調整することによって適宜変更することができる。ここで、摩擦材５４としては、例えば、繊維材、充填材（摩擦調整材）及び熱硬化性樹脂（結合材）を含む組成物を用いることができる。繊維材としては、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、カーボンファイバー等の耐熱有機繊維、セラミック繊維、鉱物繊維、金属繊維等が挙げられる。充填材としては、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、マイカ、三硫化アンチモン、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、黒鉛、シリカ等の無機充填材、カシューダスト、ゴムダスト、木粉等の有機充填材等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、レゾルシノール樹脂、グアナミン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はこれらの変性樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を、適宜組み合わせて使用することも可能である。

次に、本実施形態に係る木造建物の制振構造の動作について説明する。例えば振動発生時に、図１に示すように上横架材３に水平方向右向きの外力Ｆ（下横架材４に対する相対的な外力Ｆ）が作用すると、その外力Ｆが上ブレース材６を介して所定の比率で下向きの外力に変換され、ブレース材支持部５２が下方に押される。これによりブレース材支持部５２が下方に変位して摩擦材５４がダンパー支持部５１に沿って摺動し、摩擦材５４により振動エネルギーを吸収することができる。

ブレース材支持部５２が下方に変位すると、ダンパー部５に作用した外力が下ブレース材７、ホールダウン部２０及びホールダウンアンカー１１を介して基礎Ｇに伝達される。このとき、構造体１００の剛性が十分に大きければ、上横架材３の水平方向への変位量に基づく振動エネルギーを効率よくダンパー部５で吸収することができる。すなわち、上横架材３が水平方向へ変位したときに、柱材１、２、横架材３、４、ブレース材６、７、ホールダウン部１９、２０、及びホールダウンアンカー１０、１１等が実質的に変形せずに、上横架材３の水平方向変位がダンパー部５におけるダンパー支持部５１とブレース材支持部５２との相対変位に効率よく変換されて、この相対変位の振動を摩擦材５４が吸収するので、ダンパー部５による振動吸収効果が向上する。

図６Ａは、ブレース材７の下端部における力の作用線を模式的に示す図である。図６Ａに示すように、振動発生時には外力Ｆ（図１）の下で、ブレース材７の軸線Ｌ２に沿ってブレース材７に引張力Ｆ１ａが作用する一方、左柱材１には、左柱材１の左右方向中心部を通る鉛直方向に延在する中心線Ｌ３に沿って上方へ引張力Ｆ１ｂが作用する。これら引張力Ｆ１ａと引張力Ｆ１ｂとの合力Ｆ１は、軸線Ｌ２と中心線Ｌ３との交点Ｐ１から右斜め上方に向かう力と見なすことができ、この合力Ｆ１を、左柱材１に取り付けられたホールダウン部２０が受けることになる。

他方、ホールダウン部２０には、基礎Ｇに支持されたホールダウンアンカー１１が固定されているので、合力Ｆ１に対抗する反力Ｆ２がホールダウンアンカー１１からホールダウン部２０に作用する。反力Ｆ２は合力Ｆ１と平行かつ反対向きの力であって、下横架材４に固定されたホールダウン部２０の第２板部２１２に作用する左向きの力Ｆ２ａ（つまり引張力Ｆ１ａの水平方向成分に対する反力）と、基礎Ｇに支持されたホールダウンアンカー１１に作用する下向きの力Ｆ２ｂ（つまり引張力Ｆ１ａの垂直方向成分と引張力Ｆ１ｂとを合わせた力に対する反力）との合力である。反力Ｆ２は、アンカー軸線１１ａと下横架材４の上面４ａとの交点Ｐ２から左斜め下方に向かう力と見なすことができ、この反力Ｆ２を、ホールダウン部２０を介して左柱材１及び下横架材４が受けることになる。

本実施形態に係る制振構造では、ホールダウン部２０に接続される下ブレース材７は、アンカー軸線１１ａまで延びないように配置され、かつ、ホールダウン部２０と下ブレース材７との接続部は、アンカー軸線１１ａの側方に配置される。この構成により、図６Ａに示すように、合力Ｆ１の作用線と反力Ｆ２の作用線との距離Δｄ（すなわちモーメントアーム）を短縮でき、左柱材１やホールダウンアンカー１１等に生じる曲げモーメントを低減できる。特に本実施形態では、ホールダウンアンカー１１の右方に配置された支持板２２３の右面にブレース材支持部９を設け、ブレース材７の左端部をブレース材支持部９の右端部に固定して接続するようにしたことで、ホールダウン部２０と下ブレース材７との接続部がホールダウン部２０とホールダウンアンカー１１との固定部に対しアンカー軸線１１ａの側方へずれた位置に配置されるとともに、下ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２がホールダウン部２０とホールダウンアンカー１１との固定部（ナット２６の締結部）よりも下方（つまり下横架材４に近い位置）を通るように構成している。この構成により、上記した距離Δｄの短縮効果、及び上記した曲げモーメントの低減効果を確保している。構造体１００（すなわち建物の層）の構成要素（左柱材１等）の曲げモーメントを低減することにより、制振構造の適用に起因する構造体１００の剛性の低下を防止することができ、その結果、振動発生時の上横架材３及び左柱材１の変位を効率よくダンパー部５に伝達でき、以て、ダンパー部５による振動吸収効果を向上させることができる。

これに対し、本実施形態の構成に対する比較例として図６Ｂに示す構成（既述の特許文献１に記載の構成に対応）では、ホールダウン部２０′に接続される下ブレース材７は、アンカー軸線１１ａの線上を通るように配置される。この構成では、図６Ａの構成と比較して、合力Ｆ１の作用線と反力Ｆ２の作用線との間の距離Δｄ（すなわちモーメントアーム）が長くなる。図６Ｂに示すように、下ブレース材７は、アンカー軸線１１ａを超えて左方に延び、その左端部は、ホールダウン部２０′の上方に延長される柱材取付け部２０１に固定されるので、下ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２は、アンカー軸線１１ａの線上であって、ホールダウン部２０′とホールダウンアンカー１１との固定部（ナット２６）の上方を通るように配置される。この構成により、図６Ａの構成と比較して、距離Δｄが長くなり、左柱材１等に生じる曲げモーメントが大きくなる。その結果、構造体１００の剛性が制振構造の適用により低下し、振動発生時の上横架材３及び左柱材１の変位を効率よくダンパー部５に伝達することが困難になり、ダンパー部５の振動吸収効果を十分に発揮させることが困難になることが懸念される。

ここで、上記した実施形態や比較例の制振構造においては、振動発生時に下ブレース材７に曲げモーメントが生じる場合がある。この場合、本実施形態に係る制振構造では、ホールダウン部２０の側壁部２２が有する側板２２１、２２２の図で左右方向の長さや、支持板２２３から延設されるブレース材支持部９の右端部と下ブレース材７の左端部との接続位置等を適宜選択して、ホールダウン部２０への下ブレース材７の接続部とホールダウンアンカー１１との間の距離（図で左右方向の寸法）を調整することにより、左柱材１の曲げモーメントの低減効果を維持しつつ、下ブレース材７に生じる曲げモーメントを低減することができる。例えば図６Ａに示すように、下ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２がアンカー軸線１１ａと下横架材４の上面４ａとの交点Ｐ２に可及的に近接するように、上記した距離を調整することで、左柱材１の曲げモーメントの負担を抑えたまま、下ブレース材７の曲げモーメントも低減することが可能になる。具体的には、支持板２２３の右面とホールダウンアンカー１１との間の距離を、例えば１２０ｍｍ以下、又は１００ｍｍ以下、又は５０ｍｍ以下とすることができ、また例えば２０ｍｍ以上とすることができる。これに対し、図６Ｂの比較例の構成では、ホールダウン部２０′への下ブレース材７の接続部とホールダウンアンカー１１との間の距離を調整することが困難であるから、下ブレース材７の曲げモーメントを低減することは困難である。

ホールダウンアンカー１１は現場で施工されるため、基礎Ｇからのホールダウンアンカー１１の上方への突出量（したがって下横架材４から突出する突出部分１１１の長さ）にはばらつきがある。このため、図６Ｂに示すように、ホールダウン部２０の上方（つまりアンカー軸線１１ａの線上）にブレース材７が配置される場合、基礎Ｇからのホールダウンアンカー１１の突出量が大きいと、ブレース材７とホールダウンアンカー１１とが干渉するおそれがある。干渉しない場合であっても、ブレース材７とホールダウンアンカー１１との間に十分な隙間を確保できず、ナット２６の螺合等のアンカー固定作業が困難になるおそれがある。これに対し、本実施形態では、図６Ａに示すように、ホールダウン部２０とブレース材７との接続部をホールダウンアンカー１１の右方に配置して、ブレース材７がアンカー軸線１１ａの線上に配置されないように構成しているので、ホールダウンアンカー１１とブレース材７との干渉のおそれがなく、ナット２６の螺合等のアンカー固定作業が容易になり、またホールダウン部２０へのブレース材７の接続作業も容易になる。

上記実施形態による建物の制振構造においては、ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２と水平面Ｈ（例えば下横架材４の上面４ａ）との成す角度θ（図２）を９０°に近付けることにより、振動発生時にブレース材７に作用する引張力Ｆ１ａを含む合力Ｆ１とその反力Ｆ２とにより第１柱材１に発生する曲げモーメントを低減することができる。しかし、角度θが９０度に近付くほど、ブレース材７に作用する引張力Ｆ１ａやダンパー部５に生じる摩擦力が大きくなる。

上記した実施形態では、ホールダウン部２０の側板２２１、２２２の下端部に切り欠き部２２４を形成し、側板２２１、２２２及び支持板２２３と第２板部２１２との間に空隙２２４ａを設けている。このため、左柱材１に右方への曲げが生じた場合に、支持板２２３の下端部が下横架材４の上面４ａに当接することが防止され、下横架材４の上面４ａに押圧痕が生じることを防ぐことができる。

また上記実施形態では、一対のブレース材６、７からの力が集中して作用するダンパー部５を右柱材２に設けているため、図１に示すように、右柱材２の左面２ａに、右柱材２の剛性を高めるための幅（前後方向長さ）一定の金属性の補強材１６を設けることができる。補強材１６は、ダンパー部５から下横架材４にかけて延在した後、先端部がＬ字状に折り曲げられ、ビスにより右柱材２の左面２ａ及び下横架材４の上面４ａに取り付けられる。ホールダウン部１５は、補強材１６の左面に一体に取り付けられる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係る建物の制振構造は、互いに平行に立設する一対の柱材１、２と、一対の柱材１、２の上端部及び下端部にそれぞれ横架される一対の横架材３、４と、右柱材２に設けられるダンパー部５と、ダンパー部５と左柱材１の上端部及び下端部との間にそれぞれ延在する一対のブレース材６、７と、左柱材１の上端部及び下端部に取り付けられ、ブレース材６、７に接続されるホールダウン部１９、２０と、ホールダウン部１９、２０に固定されるホールダウンアンカー１０、１１であって、長手方向のアンカー軸線１０ａ、１１ａを有するホールダウンアンカー１０、１１とを備え、ブレース材６、７は、アンカー軸線１０ａ、１１ａまで延びないように配置され、ホールダウン部１９、２０とブレース材６、７との接続部は、アンカー軸線１０ａ、１１ａの側方に配置される。

上記構成により、ブレース材７と左柱材１とに作用する引張力の合力Ｆ１の作用線と、これに対抗してホールダウン部２０に作用する反力Ｆ２の作用線との間の距離（すなわちモーメントアーム）Δｄが短くなり、構造体１００に生じる曲げモーメントを低減することができる。その結果として、構造体１００の剛性を高めることができ、振動発生時の上横架材３及び左柱材１の変位を効率よくダンパー部５に伝達できるから、ダンパー部５で摩擦材３４が大きく摺動するようになり、以て、ダンパー部５における振動吸収効果を向上させることができる。例えば、図１に示す外力Ｆのように構造体１００の頂部に地震荷重（１２ｋＮ）を与えた場合の数値解析結果によれば、ある態様においては、左柱材１の最大曲げモーメントを、図６Ｂの比較例に対比して約半分以下に低減させることができる。そして、このように左柱材１の曲げが抑制されることにより、構造体１００の水平変形が少なくなり、構造体１００の水平剛性を約３割増加させることが可能になる。

（２）ブレース材７の左端部は、ホールダウン部２０の側壁部２２に接続されるので、ブレース材７とホールダウンアンカー１１との干渉が回避され、ホールダウン部２０へのアンカー固定作業が容易になる。また、ブレース材７を接続するブレース材支持部９をホールダウン部２０の側壁部２２に一体に設けることができ、限られたスペースにホールダウン部２０とブレース材支持部９とを効率よく配置することができる。

（３）ホールダウン部２０は、右柱材１の右面１ａに固定される第１板部２１１と下横架材４の上面４ａに固定される第２板部２１２とを有するＬ字状のベース板部２１と、第１板部２１１と第２板部２１２とに固定され、ホールダウンアンカー１１が通過する空間２４を形成する側壁部２２とを備え、第２板部２１２に、空間２４に挿入されるホールダウンアンカー１１が通過する開口部２１５が形成される。このため、ホールダウン部２０の剛性を維持しつつ、ホールダウンアンカー１１をホールダウン部２０に容易に固定することができる。

（４）側壁部２２は、互いに対向し、それぞれが第１板部２１１及び第２板部２１２に固定される一対の側板２２１、２２２と、第１板部２１１に対向して配置され、一対の側板２２１、２２２同士を接続する支持板２２３とを有し、一対の側板２２１、２２２は、第２板部２１２と支持板２２３との間に空隙２２４ａを形成する切り欠き部２２４を有する。このため、左柱材１に右方向への曲げが生じた場合に側板２２１、２２２と支持板２２３との角部が下横架材４の上面４ａに当接することを防ぐことができ、上面４ａに押圧痕が生じることを防止できる。

（５）ベース板部２１の幅（前後方向長さ）は、左柱材１の右面１ａの幅及び下横架材４の上面４ａの幅よりも短い。したがって、ベース板部２１を左柱材１と下横架材４とに取り付けると、そのベース板部２１の幅方向外側に所定の領域２１４が設けられる（図３Ａ）。このため、ベース板部２１と干渉することなく、領域２１４にパネル等を容易に配置することができる。

（６）ダンパー部５は、右柱材２に固定されるダンパー支持部５１と、ブラケット５３を介して一対のブレース材６、７の端部が上下方向に離間した状態で連結されるブレース材支持部５２と、ダンパー支持部５１とブレース材支持部５２との間に介装された摩擦材５４とを有し、ブレース材支持部５２は、摩擦材５４を介してダンパー支持部５１に摺動可能に支持される。このようにダンパー部５を、摩擦材５４の摩擦力によって振動を減衰させる摩擦ダンパーとして構成すると、図示は省略するが、ダンパー部５の荷重変位曲線が略平行四辺形状となり、ダンパー部５による振動エネルギーの吸収効果を高めることができる。

なお、上記実施形態では、互いに対向する上横架材３の下面３ａ、下横架材４の上面４ａからそれぞれホールダウンアンカー１０、１１を突出させるようにしたが（図１）、いずれか一方の横架材３、４のみからホールダウンアンカー１０、１１を突出させるようにしてもよい。したがって、左柱材１の右面１ａに、ホールダウン部１９、２０の一方のみを取り付けるようにしてもよい。上記実施形態では、下横架材４からホールダウンアンカー１２を突出させ、ホールダウン部１５を補強材１６に取り付けるようにしたが、本発明においてこの構成は必須ではない。

上記実施形態（図１）では、ほぞ１ｂ、２ｂとほぞ穴３ｂ、４ｂとを用いて柱材１、２と横架材３、４とを組み立てるようにしたが、他の構成により柱材１、２と横架材３、４とを組み立ててもよい。互いに平行に立設し、互いに対向する対向面（右面１ａ、左面２ａ）を有するのであれば、第１柱材及び第２柱材としての左柱材１及び右柱材２の構成はいかなるものでもよい。一対の柱材１、２の上端部及び下端部にそれぞれ横架され、互いに対向する対向面（下面３ａ、上面４ａ）をそれぞれ有するのであれば、上横架材３及び下横架材４としての一対の横架材の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、ホールダウン部２０の側壁部２２にブレース材支持部９を取り付けるようにしたが、ブレース材７の長手方向軸線Ｌ２がホールダウン部２０とホールダウンアンカー１１との固定部よりも下横架材４に近接する位置に配置されるように構成されるのであれば、ブレース材支持部を他の位置に設けてもよく、ブレース材支持部の構成は上述したものに限らない。例えば、左柱材１とブレース材７に作用する引張力の合力Ｆ１の作用線とホールダウン部２０に作用する反力Ｆ２の作用線とが一致するようにブレース材７を配置し、このブレース材７の端部をブレース材支持部で支持してもよい。上記実施形態（図２）では、ホールダウンアンカー１１の先端部にナット２６を螺合してホールダウンアンカー１１をホールダウン部２０に固定するようにしたが、固定部の構成はこれに限らない。

上記実施形態では、Ｌ字状に折り曲げられたベース板部２１を左柱材１と下横架材４とにそれぞれ取り付けるようにしたが、ホールダウン部２０のベース板部２１の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ベース板部２１の第２板部２１２に、ホールダウンアンカー１１が貫通する長孔形状の開口部２１５を設けたが（図３Ｂ）、開口部を長孔ではなく切り欠きによって構成してもよい。上記実施形態では、一対の側壁２２１、２２２と支持板２２３とによりホールダウンアンカー１１が通過する空間部２４を形成したが、側壁部２２の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ベース板部２１を左柱材１と下横架材４の幅方向（前後方向）中間位置に配置し、ベース板部２１の幅方向外側にパネルを配置する領域２１４を設けたが（図３Ａ）、領域２１４には他の所定部材を配置することもできる。

上記実施形態では、摩擦材５４の摩擦力によって振動エネルギーを吸収するようにしたが、摩擦材５４の代わりに粘弾性体等の他の振動エネルギー吸収材を用いてもよく、ダンパー部５の構成は上述したものに限らない。すなわち、本発明は、種々のダンパー部を有する木造建物の制振構造に適用することができる。

上記した建物の制振構造に用いられる本発明の実施形態による制振装置は、図１に示すように、互いに平行に立設する第１柱材１及び第２柱材２と、第１柱材１の上端部及び下端部と第２柱材２の上端部及び下端部との間にそれぞれ横架される上下一対の横架材３、４とを具備する構造体１００に設置される制振装置であって、ダンパー部５と、ダンパー部５から延設される一対のブレース材６、７と、少なくとも一方のブレース材６、７に接続されるホールダウン部１９、２０と、ホールダウン部１９、２０に固定されるホールダウンアンカー１０、１１であって、長手方向のアンカー軸線１０ａ、１１ａを有するホールダウンアンカー１０、１１とを備え、ホールダウン部１９、２０に接続される少なくとも一方のブレース材６、７は、アンカー軸線１０ａ、１１ａまで延びないように配置され、ホールダウン部１９、２０と少なくとも一方のブレース材６、７との接続部は、アンカー軸線１０ａ、１１ａの側方に配置されるように構成される。この制振装置は、ダンパー部５が第２柱材２に取り付けられ、ホールダウン部１９、２０が第１柱材１の上端部及び下端部の少なくとも一方に取り付けられた状態で、構造体１００の振動を抑制することができる。この制振装置によっても、建物の制振構造が奏する前述した効果と同等の効果が奏される。

１、２ 柱材
３、４ 横架材
５ ダンパー部
６、７ ブレース材
１０、１１ ホールダウンアンカー
１１ａ アンカー軸線
１９、２０ ホールダウン部
２１ ベース板部
２２ 側壁部
２６ ナット
Ｌ２ 下ブレース材の長手方向軸線
Ｌ４ 下横架材の長手方向軸線
Ｔ１ 第１仮想平面
Ｔ２ 第２仮想平面

Claims (9)

1. 互いに間隔を空けて立設される第１柱材及び第２柱材と、
   前記第１柱材と前記第２柱材との間にそれぞれ横架され、互いに間隔を空けて配置される一対の横架材と、
   前記第２柱材に設けられるダンパー部と、
   前記ダンパー部と前記第１柱材の上端部及び下端部との間にそれぞれ延在する一対のブレース材と、
   前記第１柱材の前記上端部及び前記下端部の少なくとも一方に取り付けられ、少なくとも一方の前記ブレース材に接続されるとともに少なくとも一方の前記横架材に隣接して配置されるホールダウン部と、
   前記ホールダウン部に固定されるホールダウンアンカーであって、長手方向のアンカー軸線を有するホールダウンアンカーとを備え、
   前記少なくとも一方のブレース材は、前記アンカー軸線を含み前記少なくとも一方の横架材の長手方向軸線と直交する第１仮想平面まで延びることなく、前記ホールダウン部に接続される、
   建物の制振構造。
2. 前記ホールダウンアンカーは、前記ホールダウン部に隣接する前記横架材から前記アンカー軸線に沿って突出する突出部分を有し、該突出部分に、前記ホールダウン部と前記ホールダウンアンカーとの固定部が設けられ、前記少なくとも一方のブレース材の長手方向軸線は、前記ホールダウン部に向かって延長したときに、前記固定部を含み前記アンカー軸線に直交する第２仮想平面から前記突出部分が突出する前記横架材に向かう領域において、前記第１仮想平面と交差する、請求項１に記載の建物の制振構造。
3. 前記少なくとも一方のブレース材の前記長手方向軸線は、前記ホールダウン部に向かって延長したときに、前記領域において前記アンカー軸線と交差する、請求項２に記載の建物の制振構造。
4. 前記ホールダウン部は、前記ホールダウンアンカーが挿入される空間を形成する側壁部を備え、前記接続部は、前記少なくとも一方のブレース材と前記側壁部との間に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の建物の制振構造。
5. 前記ホールダウン部は、前記第１柱材に固定される第１板部と前記横架材に固定される第２板部とを有するＬ字状のベース板部をさらに備え、前記側壁部は前記第１板部と前記第２板部との双方に固定され、前記第２板部に、前記空間に挿入される前記ホールダウンアンカーが通過する開口部が形成される、請求項４に記載の建物の制振構造。
6. 前記側壁部は、互いに対向するとともに前記第１板部及び前記第２板部の双方に交差して配置される一対の側板と、前記第１板部に対向して配置され、前記一対の側板同士を接続する支持板とを有し、前記一対の側板は、前記第２板部と前記支持板との間に空隙を形成する切り欠き部を有する、請求項５に記載の建物の制振構造。
7. 前記ホールダウン部は、前記側壁部の上端に配置される上壁部をさらに備え、前記ホールダウンアンカーは、前記上壁部に固定される、請求項４〜６のいずれか１項に記載の建物の制振構造。
8. 前記ダンパー部は、前記第２柱材に固定されるダンパー支持部と、前記一対のブレース材の長手方向端部が上下方向に離間した状態で連結されるブレース材支持部と、前記ダンパー支持部と前記ブレース材支持部との間に介在する振動エネルギー吸収材とを有し、前記ブレース材支持部は、前記振動エネルギー吸収材を介して前記ダンパー支持部に移動可能に支持される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の建物の制振構造。
9. 互いに間隔を空けて立設される第１柱材及び第２柱材と、前記第１柱材と前記第２柱材との間にそれぞれ横架され、互いに間隔を空けて配置される一対の横架材とを具備する構造体に設置される制振装置であって、
   ダンパー部と、
   前記ダンパー部から延設される一対のブレース材と、
   少なくとも一方の前記ブレース材に接続されるホールダウン部と、
   前記ホールダウン部に固定されるホールダウンアンカーであって、長手方向のアンカー軸線を有するホールダウンアンカーとを備え、
   前記少なくとも一方のブレース材は、前記アンカー軸線を含む第１仮想平面まで延びることなく、前記ホールダウン部に接続され、
   前記ダンパー部が前記第２柱材に取り付けられ、前記ホールダウン部が前記第１柱材の上端部及び下端部の少なくとも一方に取り付けられるとともに少なくとも一方の前記横架材に隣接して配置され、前記第１仮想平面が前記少なくとも一方の横架材の長手方向軸線と直交するように配置された状態で、前記構造体の振動を抑制することができる、制振装置。

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